Dans une galaxie lointaine, la lumière du gaz incandescent aurait dû révéler sa composition. Le télescope James Webb a décomposé cette lumière en spectre, et les astronomes ont vu : les raies de l'oxygène étaient trop faibles. La conclusion semblait évidente : la galaxie ne contient presque pas d'éléments plus lourds que l'hélium, c'est l'une de ces systèmes primordiaux qui n'ont pas eu le temps de s'enrichir en métaux. Mais tout s'est avéré plus compliqué.

La faiblesse des raies de l'oxygène peut s'expliquer autrement. Si le gaz contient beaucoup d'électrons libres, ceux-ci entrent en collision avec les ions d'oxygène et éteignent leur émission. Le gaz reste riche en oxygène, mais paraît pauvre. Pour distinguer ces deux cas, il faut mesurer la densité électronique.

La méthode traditionnelle ne le faisait pas. Elle supposait une densité faible, comme dans les régions typiques de formation d'étoiles. La nouvelle approche, appliquée à quatre galaxies de l'étude SPURS, a permis de déterminer densité et température simultanément. Pour trois galaxies, la densité s'est avérée des centaines de milliers de fois supérieure à l'hypothèse. Leur métallicité réelle a été multipliée par des dizaines.

Ces trois galaxies sont des « imposteurs ». Elles se faisaient passer pour pauvres en métaux, alors qu'elles contiennent en réalité de 2 % à 30 % de la métallicité solaire. Seule l'une des quatre s'est avérée réellement pauvre. Si une telle proportion d'imposteurs est typique, les conclusions sur le rythme de l'enrichissement chimique de l'Univers primitif devront être révisées.

Maintenant que le masque est tombé, les astronomes pourront chercher plus précisément de véritables galaxies primordiales. La méthode qui détermine simultanément température et densité peut être appliquée à toute galaxie lointaine dont les raies de l'oxygène sont accessibles. Et ainsi, l'illusion ne trompera plus.